水泥厂变频节电改造(1)
发布时间：2019-08-02 10:14:00来源：
一、前言
一、水泥厂变频改造的节电场合
水泥厂是耗能大户，采用的电机驱动比较多，因此，变频改造能取得较好的节能效果，以下分析水泥厂的变频节电应用场合。
（一）、立窑供风系统系统变频改造装置
机立窑供风系统是通过调节挡风板的开启角度的落后的机械调节方法来满足烧结时不同的用风量，这种操作方式的缺点是明显的：
1、电能浪费严重；
2、调节精度差；
3、启动电流对电网冲击大；
4、电机及风机的转速高，负荷强度重；
5、起动时机械冲击大,设备使用寿命低;
6、噪声大，粉尘污染严重等。
采用变频改造后的变频供风系统是在保留原供风系统的基础上增加一套变频回路与原回路并联，形成双回路可转换控制系统，并将变频器的调速装置安装在窑上，通过调节电机（风机）的转速来调节烧结时的用风量。
其特点：
1、节电效果好（由于电机消耗的功率跟电机转速的三次方成正比，改造后电机大部分时间运行在35-40Hz左右既可满足用风量，节电率大于百分之三十）； 2、具有软起功能，降低负荷强度，延长设备使用寿命，启动电流小，相当于增加电网容量；
3、调节风量精度准确、方便；4、无需旁通放风，减少水泥粉尘污染等。
（二）、成球供水系统
生料成球工序是影响水泥熟料烧结质量的关键工序之一，其中水、料比例直接影响成球好坏。应用变频器后能通过跟踪生料供给量对成球预加水泵的转速进行无级调速，从而实现全自动化的闭环控制，料水配合稳定，成球效果良好，大大提高水泥烧结质量。此系统改造主要为提高自动化程度和制造工艺水平考虑，由于功率较小省电效果还在其次。
（三）、生料均化给料系统
此系统用变频改造后，将所有送料口处的送料电机用变频器进行同步无机调速，等比例送料，提高均化效果，此点也是从制造工艺角度考虑。
（四）、水泥选粉系统
水泥选粉系统的工作原理是根据所生产的水泥的标号的不同，调节选粉机和选粉风机的转速，从而选出不同细度的水泥制品。老式选粉机要调整风机轴上的扇叶的数量和角度，经过对比试验达到所要求的选粉细度；新式选粉系统分选粉机和选粉风机两部分，选粉机由滑差电机调速，选粉风机靠调节挡风板角度调节用风量。这两种系统都存在操作工艺复杂、调节精度差、浪费电能严重的缺点，特别是滑差点机不但费电，由于水泥制造环境粉尘严重，因此滑差头骨胀率特别高，维修困难。变频改造后，不管是老式系统还是新式系统，只要将电机调节到一个特定的转速就能选出所需要的细度的颗粒，在节约电能的同时还做到了连续化、自动化生产，既提高了劳动效率，又降低了劳动强度，综合效益明显。
（五）、立窑卸料系统
为使水泥烧结过程中加料、供风、卸料三平衡，立窑普遍采用滑差电机（电磁调速电机）做为盘塔式卸料装置的动力，该电机不但防护等级满足不了水泥生产现场环境的需要，而且在相同输出转速的条件下消耗的功率也比系列电机高出百分之二十左右，在降低转速时相差更多，因此采用变频调速系统代替滑差调速后，解决以上所诉的缺点，且调速性能远远高于滑差调速电机，在节电的同时维修费用也大大降低，在各行业得到普遍应用。
应用变频器对可以调速的电机进行控制，在节约大量电能的同时，还具有软起功能，同时降低了电机的起动电流和运行电流，降低整个电力系统和机械系统启动和工作时的负荷强度，延长了机械部件的使用寿命。另外对滑差电机的变频改造提高了电机的防护等级，减少了因环境恶劣而造成的电机故障率。
二、变频改造的其他收获
由于变频器工作和启动时电流的下降，为其他设备的启动提供了必要的保证，无形中增加了工厂的电力容量，这对电网电压不稳和电力容量偏小的场合尤为有利。象天马水泥有限公司这样整体改造后,可省下200KVA的变压器容量,新上设备时变电所可暂不增容,可节省大量投资。
当然，经过变频改造后还应加强生产工艺方面的管理，再生产允许的条件下合理的调节电机的转速，以达到理想的节能结果。这有待于在以后的工作中加以不断的完善。
三、变频改造的经济性分析
通过对水泥厂变频改造成功的经验充分证明了水泥行业变频改造的非凡潜力，水泥厂能在不到一年的时间内收回设备投入，具有丰厚的利益回报，并且整体提高了公司在生产工艺方面的自动化程度。在节能减排的大形势下，节省电能将具大大提高水泥企业的竞争力，提高提高国家对水泥企业的项目生存评估能力。
二、项目实现
1、针对节电改造项目，全部保留原有的供电和控制部分，在变频出现问题时能够切换到原有系统，不影响生产。
2、采用先进的无线监控系统，集中监控所有改造的项目，做到设备的安全可靠运行。
3、远程维护系统可以帮助厂商比较快响应和排除变频设备的出现的问题，及时消除运行中的缺陷，减少故障停机带来的损失。
三、无线监控与远程维护系统的实现
电动机的运行情况的监视和远程控制是系统能否安全、稳定、可靠的保障，传统的监控一般是在就地增加电流电压等仪表，需要集中或远程监控时，通常采用的是通过电量变送器变成标准的4-20Ma模拟电信号,标准模拟电信号再送到PLC或采集仪表进行模数转化，变成数字量进行显示，这种监控方式构架复杂，成本高，故障点多可靠性不高。
传统监控系统图
变频器作为一种高科技的电力电子装置，其本身采用了计算机控制，具有完善的检测和通讯接口，这就为电机实现监控带来极大的便捷。随着现代无线通讯技术的高速发展，采用无线通讯网络和因特网结合的传送构架，将对电机实现监控带来革命性的突破。这样除了可以监控电流电压少部分参量外，变频器的给定频率、实际频率、电流、输出电压、母线电压、电机转速、电机耗电功率、变频器IGBT温度、累计运行时间、PID反馈值给定值、电机转矩等许多参量都可以实现监控。
（一）、远程监控系统介绍
系统构架
如图1.1所示，通过构架运行成熟的GPRS和因特网平台，构成一条无线的数据传送通道，只要在变频器485通讯口连接上无线数据传输模块，由数据传送软件将变频器的数据传送到数据服务器中，通过监控组态软件和专门设计的手机监控软件，可对采集到服务器的数据进行界面编程，实现远程监控。
由于数据采用了工业过程控制的标准的OPC（OLE for Process Control），即开发了变频器专门的OPCserver软件程序供参变量的调用使用，使得在使用工业组态软件或其他软件调用采集的参量会变得十分的方便，从而使变频器的监控可以融入到整个控制系统的监控，使得监控系统的实现变得异常的简便即插即用。
图1.1网络系统图
变频器与无线通讯模块的连接
如图1.2所示，无线模块只要在电源端子上接上5-36V的电源，并和变频器的RS485通讯口建立通讯连接即可工作，电源可以直接取变频器的24V电源。
图1.2 无线模块和变频器的连接
无线监控系统特点：
1、成本低廉
传统监控系统,每个参量的采集成本要在500-1000元,如果需要采集完整的变频器所控制的电机的参量信息,其成本需要将近一万元人民币,而采用无线监控方案,其成本还不到十分之一。
2、使用方便，即插即用
因为采用通讯的方式传送数据，所以只要将传送模块和变频器连接，在任何地点都可以实现监控，不需要敷设线缆和其他网络设备，极为方便。
3、没有线缆的敷设投资和麻烦
由于变频器的逆变谐波干扰和电磁兼容问题，有线的RS485通讯会造成线路的耦合，使得通讯失败和信号失真，实践证明，这种无线监控是目前比较可靠的方式。而且，有线方式的电缆敷设会遇到工业现场中的布线问题，线缆投资成本巨大，所以无线监控具有显著的优势。
4、监控点不受地域的限制
传统的监控一般要设置固定场所的监控中心，而且难以形成多用户多点监控。使得监控系统的作用不能够有效地延展，无线远程监控可以做到，能上因特网即可监控，其作用和意义大为提高，比如，可以实现手机的监控、系统故障的手机短信提醒等。特别在无人职守的场合具有巨大的意义。
5、参量调用具有兼容性
由于数据处理采用了工业上共同遵循和使用的OPC工业标准，使得工业监控系统可以很方便地调用参量，把变频器无线监控数据无缝连接到真个自动化系统，形成有机的一体的自动化监控系统。
6、为变频器远程调试、远程诊断和远程技术服务提供可能。